新书消息

一、《应用数学方法》 《应用数学方法》一书即将由气象出版社11月份出版。该书是根据六十年代初及一九七六年以来,先后给工业部门工程技术人员学习班与一九八○年成都气象学院气象系有关人员的讨论班讲授《数学物理方程》的讲稿改写而成的。全书共分两篇:第一篇为基础应用数学,着重于数学概念及方法的应用,附有例题,易于自学,并为进一步学习第二篇提供基础知识。第二篇为数学物理方法,其中增加了一些新的内容,并注重将数学     

气候与环境预测和调控中的数学问题

数学无所不在,现代科学与数学的发展是相互促进的,未能用严谨的数学方式表达的科学问题难于说是属于现代科学范畴的,现代的数学方法与现代提出的科学问题密切地结合是解决问题的关键.作者论述了现代的气候与环境预测和调控中的一些重要的数学问题,其中第一个问题即预测问题,也包括数值天气预测等在内.在这方面论述的问题有预测问题提法的适定性;非线性系统的分叉、混沌、突变等和可预测时效的关系;不完整的观测资料四维同化问题;不同分辨率模式的嵌套问题;和数值求解的算法问题.第二个问题是自然环境的调控或即自然控制论,举例分析了人工影响天气、改良局部气候、泥沙冲淤调控和最优航道工程、以及生态建设规划等问题.       

大气动力学新进展浅述

大气动力学是用物理学和数学方法定量研究大气现象的一门学科 ,它包括天气动力学和气候动力学 ,是大气科学中一门重要的基础理论学科。大气动力学的发展 ,不但受到观测系统状况的制约 ,而且受到数学、物理学发展水平的制约 ,并随着它们的发展而发展。目前 ,阻碍大气动力学发展主要有两方面的困难 :一是与非绝热加热和摩擦相联系的相互作用过程的复杂性 ;二是非线性的纯数学困难 ,因为除了摄动法解决弱非线性以外 ,非线性的微分方程一般根本不能得到解析解[1～ 2 ] 。1　大气动力学的发展历史1 75 5年瑞士物理学家兼数学家Ｅｕｌｅｒ写出了理…     

一类计算稳定性好的显式平流差分格式

通常的显式平流差分格式，如迎风格式，Lax-Wendroff格式等，均是有条件稳定的,其稳定条件与差分网格的时、空步长有关。本文对线性和拟线性平流方程分别构造了一种计算稳定性好的显式差分格式。对前一格式，本文严格证明了它的无条件稳定性及收敛性，并具有一阶精度；对后一格式，由于非线性方程的限制，本文用数值试验研究了它的计算稳定性。     

子波变换在大气科学中的应用研究

子波变换是在80年代初才开始发展起来的崭新的数学分析方法。它适宜于分析研究信号的局部性质。子波变换在地震资料分析、图像处理、声音信号分析、分形、抽样、湍流以及大气和海洋科学的诸多研究领域中得到了广泛的应用，与传统数学方法相比显示出巨大的优越性。本文在简要介绍子波变换的定义和一些基本概念的基础上，结合实例给出子波变换在大气科学中的应用研究。最后，讨论了使用子波变换时应注意的问题并展望了它的应用潜力。     

新书架

非线性动力学数学方法谢应齐　曹　杰　　本书是为学习、研究非线性动力学的读者编写的一本基础性教材 ,内容涉及微分方程定性理论、稳定性理论及分岔、突变、混沌、分形及奇异摄动方法等数学理论与方法。本书既是理工类高等数学内容的深化与延伸 ,又是学习、研究新的科学领域的必需。大 32开本　定价 :2 5 0 0元大气臭氧变化及其气候生态效应郭世昌　　本书全面系统地介绍了大气臭氧的相关知识 ,共分三个部分。第一部分主要介绍了大气中臭氧产生及消亡的物理化学机制、臭氧的观测方法以及臭氧在全球大气中的垂直及水平分布规律。第二部分为…     

东北地区一次积层混合云过程的数值模拟

积层混合云是中国主要的降水云型之一,它的动力和热力特征比单一的层状云或对流云都要复杂。利用NCEP的 1°×1°再分析资料,通过WRF模式对东北地区一次典型积层混合云过程进行数值模拟,通过对模拟结果分析并结合实际资料,从热力和动力方面研究了积层混合云的形成过程。结果表明：从稳定性上分析,此次过程属于潜在不稳定型,在积云初始生成时,对流有效位能并不大,假相当位温随着高度递减,有利于对流的发展;在积云嵌入大片层状云的过程中,水汽高低空辐合辐散场的变化起了决定性作用,热力作用为积层混合云过程提供了条件,动力因素起主要作用。     

夏季青藏高原对它附近流场影响的数值试验

本文利用简单的两层模式和椭园体地形,以纬向气流及常定热源为初始场,进行了青藏高原对它附近环流系统的热力和动力影响的各种数值试验,得到以下一些初步的定性结论: 1.夏季高原上500mb切变线的形成发展主要决定于它的动力影响,但它的热力影响也起到了加强作用。西南低涡的生成在一定条件下完全决定于高原的动力影响,而高原的热力影响是不利于它生成的。孟加拉湾低压的存在也可能与高原的动力作用有关。 2.在青藏高原上空的西风风速较弱时,高原的加热作用对100mb青藏高压的形成与维持影响很大,此时高原南边的热源即使比高原的强很多倍,对这个高压形成的影响也不大。高原的动力作用对100mb青藏高压的生成维持是不利的。     

雷暴云起电机制及其数值模拟的回顾与进展

对国内外有关雷暴云起电机制和起/放电模式的研究结果和进展进行了回顾,总结了这两方面研究的主要进展及所涉及的重要问题。详细介绍了离子、粒子及其他起电机制的发展历程,并从非云模式和云模式这两方面综述了国内外起/放电模式的一些结果和进展。目前对雷暴云内电荷的产生已有较为系统地了解,但仍需对雷暴内动力、微物理和起电过程及它们之间的相关性做更深入的研究。进一步完善雷暴云起/放电模式,并应用模拟结果和观测资料来研究动力、微物理过程及电结构的相互作用机制。     

数值天气预报概况

数值天气预报方法是根据描写大气运动规律的流体力学和热力学定律(动量增加定律、质量守恒定律、热力学第一定律)组成闭合的方程组,然后用数学方法进行求解,得出未来天气的变化。由于我们对大气演变的规律还没有完全认识,以及数学求解上的困难,因此,通常都是针对某一具体预报问题建立相应的预报模式。     

台风内核与外围加热对其强度突变的影响

采用准动量无辐散模式，考虑非绝热加热过程，探讨了加热、惯性稳定度、层结稳定度以及非热成风等物理因子对台风中的重力惯性波强度变化的影响。进而把台风内核与外围的加热过程加以区别，指出要引起内核强度突变不仅要有非线性动力过程，而且要有非线性加热过程；而要引起外围强度突变则要有非线性动力过程以及定常的加热过程。     

应用TOVS资料变分分析技术增加青藏高原地区摸式初始场信息

首次在测站稀少的高原地区引入经变分技术处理的 TOVS卫星资料 ,通过动力诊断探讨了解决高原地区测站少、数值预报模式初始场信息误差大的技术关键问题 ,提出了采用TOVS反演资料在高原地区增加模式初始场信息的构思 ,并应用变分法处理 TOVS反演资料 ,显著地提高了高原初始场信息的可靠性 ;并从动力诊断分析角度 ,进一步证实了 TOVS反演资料的应用有利于提高高原动力系统特征的描述能力 ,并显著改善水汽输送通道分布及其层结稳定度等有关初始场信息的客观性     

气候序列的层次结构

一个气候时间序列含有多个时间尺度 ,形成不同尺度的气候层次。气候是冷还是暖是随着尺度而变化的。文中用北半球地表月平均气温气候资料的子波变换分析表明 :气候突变点既随尺度有规律的变化 ,也具有随尺度变化而不变的性质 ,即标度不变性。不论什么尺度 ,气候总是有冷暖之分 ,这种自相似性可以帮助笔者从气候资料的子波变换中建立一个一维映射动力系统 ,它反映出气候突变时间的演变规律和气候的层次结构。     

A THEORETICAL STUDY ON THE MULTIPLE EQUILIBRIA OF TROPICAL ATMOSPHERE AND THEIR RELATION TO THE ONSET OF THE SUMMER MONSOON

Multiple equilibria and their stability in tropical atmosphere are investigated through β-plane barotropic models with consideration of heating and dissipation. We have derived the solutions of the model equations corresponding to the multiple equilibria or the steady flows first, and then establish the criteria for the stability of steady flow by use of the Liapunov direct Method. When these criteria are applied to the solutions of equilibria obtained, stable flows, which are closely related to the different patterns of quasi-stationary circulation in the tropical region, are found. The configurations of these stable flows and the shift between two of them as season changes provide quite reasonable explanations to many fundamental problems of tropical circulation features such as the catastrophe mechanism of the onset and the break-active cycle of the Asian summer monsoon. It follows that the onset or the abrupt transition of the Asian summer monsoon could be attributed to the multiple equilibrium property of the tropical circulation resulted from the advective nonlinearity, which provide another explanation among others.     

THE GENERALIZED LIAPUNOV STABILITY FOR ATMOSPHERIC SYSTEMS

The stability theory that describes the local stability of atmospheric systems is set up by the generaliz-ed Liapunovian second method on the basis of the nonequilibrium statistical physics. A combinedhydro-thermodynamic stability criterion for the atmosphere is derived in light of the constructedgeneralized Liapunov functional which is suitable to describing the atmospheric system defined by thesystem of partial differential equations, and the concept and criterion of the hydro-thermodynamicstability are first introduced into the atmospheric thermodynamics, thus many ways of atmosphericmotions with the background of macroscopic thermodynamics are explained.     

相关系数的变化形式和相关场揭示的大气波动及其物理本质

文中对相关系数公式的形式进行了变化,得到了以傅里叶谱系数表示的相关系数公式,完成了新形式的相关系数公式与大气动力学方程的直接连接,由此产生了由相关系数表示的动力学方程,从而指出用相关场研究大尺度动力过程是有意义的,相关场揭示的联系可通过相关系数表示的方程而得到动力学解释。     

A REVIEW OF THE ANALYSIS OF MOISTURE VARIABLES AND THE APPLICATION IN NUMERICAL MODELS

The application of the explicit microphysical process in the high-resolution mesoscale numerical models makes it necessary to analyze the moisture variables such as the cloud water, cloud ice and rain water to initialize the explicit predicted fields. While the inclusion of moisture variables in initial fields can influence the whole performance of the model significantly, it can also reduce the spin-up time and increase the short-term forecasting ability of the model since the dynamical fields become more accordant with the thermodynamic fields. Now the increase of the observing ability and the abundance of the data promote the development of ways to analyze the moisture variables. A review of some methods to analyze the moisture variables is presented, and the situation and problems of the application in the numerical models are also discussed in this paper.     

CISK理论中的若干问题

在本文中,对Charney与Eliassen等人所提出的CISK理论所包含的低层风速不随高度变化的假定作了分析与改进,并讨论了它对结果的影响。     

空间聚类在MCS动力场特征分析中的应用

空间聚类作为数据挖掘的关键技术之一,是一种能从大型数据集中提取和挖掘空间数据分布特征的有效方法。本文利用环境物理量场数值格点预报值,运用空间聚类中的CLAR-ANS法对夏季影响青藏高原上中尺度对流系统(MCS)东移的动力场(涡度场、散度场和垂直速度场)的空间分布特征进行了分析。研究发现,在青藏高原地区的大气低层,MCS中心位置的西侧存在着强辐合中心和垂直上升中心,加之向东的正涡度平流的共同作用构成了有利于MCS发展和东移传播的重要动力学条件。这不仅有助于深入对夏季青藏高原上MCS发生、发展的动力学机制的了解,而且对于提高暴雨和强对流天气的预报能力具有重要的现实意义。     

RESEARCH ON THE INTERANNUAL AND INTERDECADAL VARIABILITIES OF THE MONSOON TROUGH AND THEIR IMPACTS ON TROPICAL CYCLONE GENESIS OVER THE WESTERN NORTH PACIFIC OCEAN

In this paper, we mainly summarize and review the progresses in recent climatological studies (by CMSR, IAP/CAS and some associated domestic and international institutions) on the interannual and interdecadal variabilities of monsoon troughs and their impacts on tropical cyclones and typhoons (TCs) geneses over the western North Pacific Ocean. The climatological characteristics of monsoon troughs and four types of circulation patterns favorable to TCs genesis over the western North Pacific Ocean in summer and autumn are given in this paper. It is also shown in this paper that the monsoon trough over the western North Pacific Ocean has obvious interannual and interdecadal variabilities. Especially, it is revealed in this paper that the interannual and interdecadal variabilities of the monsoon trough over the western North Pacific Ocean influence the TCs genesis not only through the impact on distributions of the vorticity in the lower troposphere and the divergence in the upper troposphere, the water vapor in the mid- and lower troposphere and the vertical shear of wind fields between the upper and lower troposphere over the western North Pacific Ocean, but also through the dynamical effects of the transition between convectively coupled tropical waves and providing disturbance energy. Besides, some climatological problems associated with TCs activity over the western North Pacific Ocean that need to be studied further are also pointed out in this paper.